220,110,10kV降壓變電站一次部分設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1、機(jī)電弟. Q拉術(shù)學(xué)陞SHAIfXI INSTITUTE OF MECHANIC AL也 ELECT RI CAL ENGINEERING畢業(yè)綜合實(shí)踐論文姓 名：靳靈銳學(xué)號：10140234系部：電子電氣工程系專 業(yè)：電氣自動(dòng)化技術(shù)班 級：電氣1034題 目：220/110/10kV降壓變電站一次部分設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師：韓亮第一章原始資料分析 1第二章電氣主接線設(shè)計(jì) 22.1 電氣主接線設(shè)計(jì)原則 22.1.1 主接線的設(shè)計(jì)原則 22.1.2 主接線的基本要求 22.2 方案的擬定 22.2.1 單母線接線 22.2.2 單母線分段接線 22.2.3 雙母線接線 32.2.4 橋形接線 32.2.5 可

2、選方案的確定 32.3 最佳方案的確定 5第三章主變壓器的選擇 63.1 相數(shù)和臺數(shù)的確定 63.2 繞組數(shù)的確定 63.3 繞組接線方式的確定 63.4 調(diào)壓方式的確定 63.5 冷卻方式的確定 63.6 主變壓器容量的確定 7第四章短路電流計(jì)算 84.1 電力系統(tǒng)短路電流計(jì)算條件 84.1.1 基本假定 84.1.2 一般規(guī)定 84.1.3 發(fā)電廠和變電站中可以采取的限流措施 84.2 本設(shè)計(jì)中短路電流的具體計(jì)算 94.2.1 電路元件參數(shù)的計(jì)算 94.2.2 短路點(diǎn)的選擇 104.3 電抗器的選擇 124.3.1 限流電抗器的選擇原則 124.3.2 電抗器的選擇具體過程 13第五章斷路

3、器、隔離開關(guān)的選擇 165.1 斷路器的選擇 165.1.1 斷路器選擇的條件 165.1.2 220kV 進(jìn)線斷路器的選擇 165.1.3 110kV 出線斷路器選擇 175.1.4 10kV側(cè)斷路器選擇 185.2 隔離開關(guān)的選擇 195.2.1 隔離開關(guān)選擇的條件 195.2.2 220kV側(cè)隔離開關(guān)的選擇 205.2.3 110kV 側(cè)隔離開關(guān)的選擇 205.2.4 10kV側(cè)進(jìn)線隔離開關(guān)選擇 215.2.5 斷路器和隔離開關(guān)選擇結(jié)果表 22第六章10kV母線、支持絕緣子、穿墻套管的選擇 246.1 10kV母線選擇 246.1.1 母線的選擇 246.1.2 母線的校驗(yàn) 256.2

4、10kV支持絕緣子、穿墻套管的選擇 256.2.1 10kV支持絕緣子、穿墻套管的選擇原則 256.2.2 10kV支持絕緣子、穿墻套管的校驗(yàn) 26第七章電壓互感器、電流互感器的選擇及配置方案 287.1 電壓互感器的選擇 287.1.1 電壓互感器的選擇原則 287.1.2 電壓互感器的選擇與檢驗(yàn) 287.2 電流互感器的選擇 317.2.1 電流互感器的的選擇原則 317.2.2 10kV出線電流互感器的選擇和校驗(yàn) 31第八章220、110、10kV配電裝置的設(shè)計(jì) 338.1 配電裝置的設(shè)計(jì)原則與步驟 338.1.1 配電裝置的設(shè)計(jì)原則 338.1.2 配電裝置設(shè)計(jì)的基本步驟 338.2

5、屋外配電裝置 338.2.1 屋外配電裝置概述 338.2.2 屋外配電裝置的布置原則 348.2.3 本設(shè)計(jì)中采用的屋外配電裝置方案 358.3 成套配電裝置 358.3.1 成套配電裝置概述 358.3.2 本次設(shè)計(jì)10kV側(cè)配電裝置的配置 35第九章防雷保護(hù) 369.1 防雷保護(hù)概述 369.2 避雷針及避雷器的選擇 379.2.1 避雷針的配置原則 379.2.2 避雷器的配置原則 379.2.3 獨(dú)立避雷針的選擇 379.2.4 220kV , 110kV避雷器白勺選擇 41第十章主變壓器及10kV出線保護(hù)配置方案 4510.1 主變壓器的保護(hù)概述 4510.2 變電站主變保護(hù)的配置

6、原則 4510.2.1 主變壓器的主保護(hù) 4510.2.2 主變壓器的后備保護(hù) 4510.2.3 過負(fù)荷保護(hù) 4510.2.4 變壓器的零序過流保護(hù) 4610.3 主變壓器的配置方案 4610.4 10kV出線保護(hù)配置方案 46致謝 48220/110/10kV 降壓變電站一次部分設(shè)計(jì)第一章原始資料分析本次設(shè)計(jì)中的變電站為地區(qū)變電站。變電站220kV側(cè)進(jìn)線有兩回，與距該變電站80km 處的上級中間變電站連接。110kV側(cè)主要是供給另一終端變電站，且 110kV側(cè)出線回路為 四回。本變電站的所帶負(fù)荷主要集中在 10kV側(cè)，出線有八回，主要供給化學(xué)工業(yè)、食品 工業(yè)、醫(yī)院及居民小區(qū)用電，負(fù)荷側(cè)所帶負(fù)

7、荷等級有1、2、3級，所以可靠性要求高，設(shè)計(jì)主接線回路要考慮有較高的可靠性。從該變電站的地理位置來看，其環(huán)境溫度、海拔高 度及雷暴日數(shù)一般，所設(shè)計(jì)過程中不需要再考慮環(huán)境對各電器元件的影響，由原始資料知 道，本變電站共有兩臺主變壓器，每臺變壓器應(yīng)滿足70%的負(fù)荷要求，所以首先根據(jù)條件選擇好主接線回路，再根據(jù)各個(gè)負(fù)荷條件算出各短路點(diǎn)的短路電流，根據(jù)短路電流選擇合 適的高壓電器設(shè)備，并做動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定校驗(yàn)，對于主變壓器和10kV母線要做好保護(hù)配合，在各個(gè)設(shè)計(jì)中要考慮該所所有擴(kuò)建和改進(jìn)之處，所以要有一定的預(yù)留。在設(shè)計(jì)主接線時(shí)，要綜合考慮到可靠性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性，在保證可靠、穩(wěn)定的同時(shí)， 我們要考慮在經(jīng)

8、濟(jì)上的效益，對各個(gè)元件的選擇要適當(dāng)，盡量減少費(fèi)用來保證經(jīng)濟(jì)性。第二章電氣主接線設(shè)計(jì)2.1 電氣主接線設(shè)計(jì)原則電氣主接線的設(shè)計(jì)是變電站設(shè)計(jì)的主體，是電力系統(tǒng)原始資料及變電站運(yùn)行的可靠 性、經(jīng)濟(jì)性要求密切相關(guān)。主接線的確定對電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行以及 變電站電氣設(shè)備選擇，配電裝置的布置，會有直接的影響。因此，主接線必須結(jié)合電力系 統(tǒng)、變電站具體情況，全面分析有關(guān)影響因素，正確處理他們之間的關(guān)系，經(jīng)過技術(shù)、經(jīng) 濟(jì)的比較，合理選擇主接線方式。變電站電氣主接線的可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性是一個(gè)綜合的概念，不能單獨(dú)的強(qiáng)調(diào)其 中的某一特性，也不能忽略其中的某一特性。但根據(jù)變電站在系統(tǒng)中的地位和作用

9、的不同， 對變電站電氣主接線的性能要求也有不同的側(cè)重。例如系統(tǒng)中的超高壓、大容量樞紐變電 站，因停電會對系統(tǒng)和用戶造成重大損失，故對其可靠性要求就特別高；系統(tǒng)中的中小容 量中間變電站或終端變電站，因停電對系統(tǒng)和用戶造成的損失較小，這類變電站的數(shù)量特 別大，故對其主接線的經(jīng)濟(jì)性就要特別重視。2.1.1 主接線的設(shè)計(jì)原則(1)考慮變電站在電力系統(tǒng)中的地位和作用。(2)考慮遠(yuǎn)期發(fā)展規(guī)模。(3)考慮負(fù)荷的重要性分級和出線回路數(shù)多少對主接線的影響。(4)考慮主變壓器臺數(shù)對主接線的影響。(5)考慮備用容量的有無和大小對主接線的影響。2.1.2 主接線的基本要求(1)可靠性(2)靈活性(3)經(jīng)濟(jì)性考慮以符合

10、設(shè)計(jì)要求，國家政策，技術(shù)規(guī)定為準(zhǔn)。結(jié)合實(shí)際，保證供電在可靠調(diào)度靈 活等滿足前提條件下來節(jié)省投資2.2 方案的擬定各接線形式的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用范圍2.2.1 單母線接線2.2.2 ：接線簡單清晰，設(shè)備少，操作方便，便于礦建和采用成套配電裝置。2.2.3 ：不夠靈活可靠，任一元件或故障及檢修均需使整個(gè)配電裝置停電。2.2.4 范圍：一般只適用于一臺發(fā)電機(jī)或一臺主變壓器的情況。本次設(shè)計(jì)使用兩臺主變壓器，并且10kV側(cè)有醫(yī)院等一級負(fù)荷，要求供電的可靠性高， 所以不能采用單母線接線。2.2.5 單母線分段接線這種接線除具有單母線接線的簡單、清晰，采用設(shè)備少、操作方便、擴(kuò)建容易等優(yōu)點(diǎn) 外，增加分段斷路器后，提

11、高了可靠性。因此，這種接線的應(yīng)用范圍也比單母線接線廣。 其缺點(diǎn)是當(dāng)分段斷路器故障時(shí)，整個(gè)配電裝置會全停；母線和母線隔離開關(guān)檢修時(shí)，該段2 母線上連接的元件都要在檢修期間停電。(1)優(yōu)點(diǎn)：用斷路器把母線分段后，對重要用戶可以從不同段引出兩個(gè)回路，有兩 個(gè)電源供電。當(dāng)一段母線上發(fā)生故障時(shí)，分段斷路器自動(dòng)將故障切除，保證正常段母線 不間斷供電和不致使重要用戶停電。(2)缺點(diǎn)：當(dāng)一段母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時(shí)，該段回路的母線都要在檢修 期內(nèi)停電。出線雙回時(shí)，常使架空線交叉跨越。擴(kuò)建時(shí)需要向兩個(gè)方向均衡擴(kuò)建。(3)適用范圍：610kV配電裝置出線回路數(shù)為 6回及以上，110220kV配電裝置出 線回

12、路數(shù)為34回。本次設(shè)計(jì)10kV側(cè)配電裝置雖有特殊重要的I、II類用戶化學(xué)工業(yè)、醫(yī)院等，不允許停 電檢修斷路器。但由于設(shè)備制造水平的提高，高質(zhì)量的斷路器不斷涌現(xiàn)。因此，斷路器本 身需要檢修的幾率不斷減小，而每次檢修時(shí)間又非常短，故可使用單母分段接線方式。此 外，110kV和220kV側(cè)也考慮采用單母分段接線方式。2.2,3雙母線接線(1)優(yōu)點(diǎn)：供電可靠調(diào)度靈活擴(kuò)建方便便于試驗(yàn)。(2)缺點(diǎn)：增加一組母線和使每回路要增加一組母線隔離開關(guān)當(dāng)母線故障或檢修 時(shí)，隔離開關(guān)作為倒換操作電器，容易誤操作。(3)適用范圍：610kV配電裝置。當(dāng)短路電流較大，出線需要帶電抗器時(shí)。110220kV配電裝置。出線回路

13、數(shù)為5回及以上時(shí)，或當(dāng)110220kV配電裝置在系統(tǒng)中占 重要地位且出線回路數(shù)為4回及以上時(shí)。根據(jù)本次設(shè)計(jì)的原始資料，220kV側(cè)出線回路數(shù)及其配電裝置的重要性都不滿足裝設(shè) 雙母接線的條件。110kV側(cè)可以適當(dāng)考慮。2.2,4橋形接線橋形接線分內(nèi)橋式或外橋式，前者，橋連斷路器設(shè)置在變壓器側(cè)，而后者，橋連斷路 器則在線路側(cè)。(1)內(nèi)橋形接線優(yōu)點(diǎn)：高壓斷路器數(shù)量少，四個(gè)回路只需三臺斷路器。缺點(diǎn)：變壓器的投入和切除較復(fù)雜。橋連斷路器檢修時(shí)，兩個(gè)回路需解列運(yùn)行。出線斷路器檢修時(shí)，線路需較長時(shí)間停運(yùn)。適用范圍：較小容量的發(fā)電廠，變電站且變壓器不經(jīng)常切換或線路較長，故障率較高 的情況。本次設(shè)計(jì)中，220k

14、V側(cè)滿足這個(gè)要求，且較經(jīng)濟(jì)?？煽紤]選用。(2)外橋形接線外橋接線是連接橋斷路器在線路斷路器的外側(cè)優(yōu)點(diǎn)：同內(nèi)橋形接線。缺點(diǎn)：線路的投入和切除較復(fù)雜，需動(dòng)作兩臺斷路器，并有一臺斷路器暫時(shí)停運(yùn)。 橋連斷路器檢修時(shí)，兩個(gè)回路需解列運(yùn)行。變壓器側(cè)斷路器檢修時(shí)，變壓器需較長時(shí) 問停運(yùn)。適用范圍：適用于較小容量的發(fā)電廠或變電站， 并且變壓器的切換較頻繁或線路較短， 故障率較少的情況。止匕外，線路有穿越功率時(shí)，也宜采用外橋接線。2.2.6 可選方案的確定綜合比較后，本次設(shè)計(jì)中擬定了三種主接線方式：方案一：220kV、110kV、10kV側(cè)均采用單母分段接線，如圖 2-1;圖2.1主接線方案一方案二：220kV

15、側(cè)采用內(nèi)橋接線，110kV側(cè)采用和10kV側(cè)均采用單母分段接線，如 圖 2-2;方案二圖2.2主接線方案二方案三：220kV側(cè)采用內(nèi)橋接線，110kV側(cè)采用雙母接線，10kV側(cè)采用單母分段接線, 如圖2-3。方案三圖2.3主接線方案三2.3 最佳方案的確定方案一與方案二比較，在于方案二220kV側(cè)采用了內(nèi)橋接線形式，而方案一則采用了 單母分段接線形式，方案二比方案一少用了兩臺斷路器， 更經(jīng)濟(jì)，且可靠性上也滿足要求; 方案三與方案二比較，在于方案二110kV側(cè)采用了單母分段接線形式而方案三則采用了雙 母接線形式，由于110kV側(cè)出線較少，且是供給另一終端變電站的，采用單母分段和雙母 接線方式均可

16、滿足可靠性要求，但采用雙母線接線方式操作復(fù)雜，易誤操作，所以二者相 比，方案二更佳。綜上所述，方案二為本次設(shè)計(jì)的最佳電氣主接線形式。第三章主變壓器的選擇3.1 相數(shù)和臺數(shù)的確定為保證供電的可靠性，變電站一般應(yīng)裝設(shè)兩臺主變，但一般不超過兩臺主變。當(dāng)有一 個(gè)電源或變電站的一級負(fù)荷另有備用電源保證供電時(shí)，可裝設(shè)一臺主變。對大型樞紐變電 站，根據(jù)工程的具體情況，應(yīng)安裝 24臺主變。當(dāng)變電站裝設(shè)兩臺及以上主變時(shí)，每臺容量的選擇應(yīng)按照其中任一臺停用時(shí)，其余容量至少能保證所供一級負(fù)荷或?yàn)樽冸娬救控?fù)荷的6075%。通常一次變電站采用75%,二次變電站采用60% o在220kV的電力系統(tǒng)中，一般都選三相變壓器

17、。因?yàn)閱蜗嘧儔浩鞯耐顿Y大、占地多， 運(yùn)行損耗也大。同時(shí)配電裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，增加了維修的工作量，只有考慮變壓器制造及運(yùn) 輸條件的限制，考察從廠到變電站之間，變壓器的尺寸是否超過運(yùn)輸途中隧道、涵洞、橋 洞允許通過的限額。若受到限制，則采用單相式代替三相。根據(jù)已知條件，所給條件中沒有給出特殊限制條件，所以采用三相變壓器。3.2 繞組數(shù)的確定國內(nèi)電力系統(tǒng)中采用的變壓器按繞組分類有雙繞組普通式，自耦式以及低壓繞組分裂 等變壓器形式。根據(jù)已知條件該主變有三個(gè)電壓等級 220/110/10kV。所以采用三繞組變壓器。3.3 繞組接線方式的確定電力系統(tǒng)的繞組接線方式有星形“ Y”和三角形“ D”兩種。在我國一般

18、規(guī)定，110kV 及以上電力變壓器三相都采用 YN連接，35kV采用Y連接，其中性點(diǎn)多通過消弧線圈接 地。35kV及以下的電力變壓器三相繞組都采用 D連接。根據(jù)已知條件，所給電壓等級中的220kV、110kV采用YN接線。10kV采用d11接線， 所以本變電站三相接線方式為 YNyn0d11。3.4 調(diào)壓方式的確定為了保障發(fā)電廠或變電站供電質(zhì)量，電壓必須維持在允許范圍內(nèi)。變壓器的電壓調(diào)整 是用分接開關(guān)切換變壓器的分接頭，從而改變變壓器變比來實(shí)現(xiàn)的。切換方式有兩種：不 帶電切換，稱為無勵(lì)磁調(diào)壓，調(diào)壓范圍通常在2X2.5%以內(nèi)；另一種是帶負(fù)荷切換，稱為有載調(diào)壓，調(diào)壓范圍可達(dá)30%設(shè)計(jì)有載調(diào)壓的原則

19、如下：(1)對于220kV及以上的降壓變壓器，僅在電網(wǎng)電壓可能有較大變化的情況下，采用 有載調(diào)壓方式，一般不宜采用。(2)對于110kV及以下的變壓器，宜考慮至少有一級電壓的變壓器采用有載調(diào)壓方式。(3)接于出力變化大的發(fā)電廠的主變壓器，或接于時(shí)而為送端，時(shí)而為受端母線上的 發(fā)電廠聯(lián)絡(luò)變壓器，一般宜采用有載調(diào)壓方式。在本設(shè)計(jì)中，由設(shè)計(jì)任務(wù)書可選用無載調(diào)壓方式。3.5 冷卻方式的確定電力變壓器的冷卻方式隨形式和容量的不同而不同，一般有以下及幾種類型：(1)自然風(fēng)冷卻：一般適用小容量的變壓器，為使熱量發(fā)散到空氣中，裝有片狀或管形輻射冷卻器，用以增大油箱的冷卻面積。(2)強(qiáng)迫空氣冷卻：又稱風(fēng)冷式。容

20、量大于1000kVA變壓器在絕緣允許的油箱尺寸下， 即使有輻射器、散熱裝置仍達(dá)不到要求用人工風(fēng)冷。在輻射器之間加裝數(shù)臺電動(dòng)風(fēng)扇。(3)強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻：一般水源充足的情況下可以采用潛油泵強(qiáng)迫油循環(huán)，讓水對 油管道進(jìn)行散熱，散熱效率高，節(jié)省材料，減小變壓器尺寸。但對冷卻密封性的要求較高, 維護(hù)工作量大。(4)強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻：同強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻原理，只是冷卻方式是用風(fēng)。大容量變 壓器一般采用強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻變壓器。(5)強(qiáng)迫油循環(huán)導(dǎo)向冷卻：大型變壓器采用較多利用潛油泵將冷卻油壓入線圈之間。線餅之間和鐵芯油道內(nèi)抽出，然后經(jīng)風(fēng)冷卻后循環(huán)使用。(6)水內(nèi)冷變壓器：變壓器繞組由空心導(dǎo)線制成，運(yùn)行將純水注

21、入空心繞組中，借水 循環(huán)帶電熱量，其水系統(tǒng)復(fù)雜，變壓器價(jià)格較高。因?yàn)樗x變壓器容量為90000kVA且為大型變壓器，所以采用強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻變壓3.6主變壓器容量的確定(1)主變壓器容量的確定應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)510年的發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行。根據(jù)原始資料應(yīng)滿足70%的負(fù)荷要求。(2)主變壓器的最大負(fù)荷按下式確定Pm XK0 p式中K0 負(fù)荷同時(shí)系數(shù) p 綜合用電負(fù)荷Sn =0.7吊=0.7 120 8 =89.6MVA綜上所述：查表選出變壓器為220kV三相無勵(lì)磁變壓器，其具體參數(shù)見表3-1表3.1 SFPS-90000/220 型電力變壓器參數(shù)一覽表型號額定 容量 (kVA)額定電壓(kV)空載 電流

22、(%空載損耗(kW)負(fù)載損耗(kW阻抗電壓(。%連接組別高 中高 低中 低高 中高 低中 低SFPS-90000 /22090000220 2 黑 2.5%/121/110.811043015238YN,yn0,d11第四章短路電流計(jì)算4.1 電力系統(tǒng)短路電流計(jì)算條件4.1.1 基本假定短路電流實(shí)用計(jì)算中，采用以下假設(shè)條件和原則：(1)正常工作時(shí)，三相系統(tǒng)對稱運(yùn)行。(2)所以電源的電動(dòng)勢相位角相同。(3)系統(tǒng)中的同步和異步電機(jī)均為理想電機(jī)，不考慮電機(jī)磁飽和、磁滯、渦流及導(dǎo)體集膚效應(yīng)等影響；轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)完全對稱；定子三相繞組空間位置相差120電氣角度。(4)電力系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和，即帶鐵芯的電

23、氣設(shè)備電抗值不隨電流大小發(fā)生 變化。(5)電力系統(tǒng)中所有電源都在額定負(fù)荷下運(yùn)行，其中50%負(fù)荷接在高壓母線上，50%負(fù)荷接在系統(tǒng)側(cè)。(6)同步電機(jī)都具有自動(dòng)調(diào)整勵(lì)磁裝置(包括強(qiáng)行勵(lì)磁)。(7)短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間。(8)不考慮短路點(diǎn)的電弧阻抗和變壓器的勵(lì)磁電流。(9)除計(jì)算短路電流的衰減時(shí)間常數(shù)和低壓網(wǎng)絡(luò)的短路電流外，元件的電阻都略去不 計(jì)。(10)元件的計(jì)算參數(shù)均取其額定值，不考慮參數(shù)的誤差和調(diào)整范圍(11)輸電線路的電容略去不計(jì)。(12)用概率統(tǒng)計(jì)法制定短路電流運(yùn)算曲線。4.1.2 一般規(guī)定(1)驗(yàn)算導(dǎo)體和電器動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器開斷電流所用的短路電流，應(yīng)按本工程 的設(shè)計(jì)規(guī)劃

24、容量計(jì)算，并考慮電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃(一般為本期工程建成后510年)。確定短路電流時(shí)，應(yīng)按可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，而不應(yīng)按僅在切換過 程中可能并列運(yùn)行的接線方式。(2)選擇導(dǎo)體和電抗器的短路電流，在電氣連接的網(wǎng)絡(luò)中，應(yīng)考慮具有反饋?zhàn)饔玫漠惒诫妱?dòng)機(jī)的影響和電容補(bǔ)償裝置放電電流的影響。(3)選擇導(dǎo)體和電器時(shí)，對不帶電抗器回路的計(jì)算短路點(diǎn)，應(yīng)選擇在正常接線方式時(shí) 短路電流為最大的地點(diǎn)。對帶電抗器的610kV出線與廠用分支線回路，除其母線與母線隔離開關(guān)之間隔板前 的引線和套管的計(jì)算短路點(diǎn)應(yīng)選擇在電抗器前外，其余導(dǎo)體和電器的計(jì)算短路點(diǎn)一般選擇 在電抗器后。(4)導(dǎo)體和電器的動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以

25、及電器的開斷電流，一般按三相短路驗(yàn)算。若發(fā) 電機(jī)出口的兩相短路，或中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)以及自耦變壓器等回路中的單相、兩相接地 短路較三相短路嚴(yán)重時(shí)，則應(yīng)按嚴(yán)重情況計(jì)算。4.1.3 發(fā)電廠和變電站中可以采取的限流措施(1)發(fā)電廠中，在發(fā)電機(jī)電壓母線分段回路中安裝電抗器。(2)變壓器分列運(yùn)行。(3)變電站中，在變壓器回路中裝設(shè)分裂電抗器或電抗器(4)采用低壓側(cè)為分裂繞組的變壓器。(5)出線上裝設(shè)電抗器。4.2本設(shè)計(jì)中短路電流的具體計(jì)算4.2.1 電路元件參數(shù)的計(jì)算取基準(zhǔn)值8b =100MVAUB =Uav =1.05Un則 220kV側(cè)基準(zhǔn)值下的電流為：Ibi =10=0.25kA、3 231110

26、kV側(cè)基準(zhǔn)值下的電流為:1 B2100.3 121= 0.48kA220kV側(cè)等值系統(tǒng)：x81 =9=3=0.05SN1200010kV側(cè)基準(zhǔn)值下的電流為：I B3 = -0= 5.50kA3 10.5元件參數(shù)標(biāo)幺值計(jì)算:(1)220kV進(jìn)線線路阻抗標(biāo)幺值:SB100xL1 二x1 11 -B2 =322 =0.06UB231(2)變壓器的參數(shù)計(jì)算:110kV側(cè)等值系統(tǒng)：x：2 =SB100SN2 1000= 0.111U1% U12% U13% -U23%15 23-8 =15221U2% U12% U23% -U13% )=021 一 一 一 1U3%U23% U13% -U12%8 23

27、-15J=82 2S100,xT1 =U1% =15=0.17100Sn100 90xT2 =U2% SB =0T2 2100SN. -SB100Xt3 = U 3% = 8 = 0.09100Sn100 904.2.2短路點(diǎn)的選擇(1) f1點(diǎn),220kV橋式斷路器側(cè)，如圖4-1:圖4.1短路點(diǎn)力的簡化等效電路1 .4 = XsiXu = 0.082Xk2 =422 Xti Xt2 =0.185曲 曲則4=色*Xk1- Xk2里3 : 0.056 0.08 0.18511二f1點(diǎn)短路電流的標(biāo)幺值為：Ik1 = =17.86Xk0.056短路電流的有名值為：1kl=1kl-IB1 =17.86

28、 0.25=4.47kA10(2) f2點(diǎn),110kV母線側(cè),如圖4-2:SI圖4.2 短路點(diǎn)f2的簡化等效電路.，.1 xk1 = xS1 2 XL1 xT1xT2 -0.165xk2 = XS2 = 00.165 0.10.165 0.1= 0.062則f2點(diǎn)短路電流標(biāo)幺值為：晨=口 = -1=16.13xk0.062短路電流的有名值為：Ik2 =喧IB2 =16.13 0.48 = 7.74kA k2 k2 B2(3) f3點(diǎn),10kV母線側(cè),如圖4.3:S1圖4.3 短路點(diǎn)f3的簡化等效電路111八一喘=*i+2(ki +xTi )=0.16511xk2 - xS2 - xT2 =0.

29、12，1Xk3 = Xt3 =0.045 2則 Xk =Xk3 . x1=0.107Xk1 xk211f3點(diǎn)短路電流標(biāo)幺值為：Ik3=F= 9.346xk0.107短路電流的有名值為：1k3 = Ik3-IB3 =9.346 5.50 = 51.40kA k3 k3 B3由于算得短路電流值過大選不出斷路器，需裝設(shè)電抗器限制短路電流。4.3電抗器的選擇4.3.1 限流電抗器的選擇原則常用的限流電抗器，有普通電抗器和分裂電抗器兩種，選擇方法基本相同。(1)額定電壓和額定電流的選擇Un 之 Uns , In 之 I maxUn電抗器的額定電壓U ns電抗器安裝處的電網(wǎng)額定電壓I N電抗器的額定電流I

30、 max 最大長期工作電流當(dāng)分裂電抗器用于變電站主變壓器回路時(shí)，Imax取兩臂中負(fù)荷電流較大者，當(dāng)無負(fù)荷資料時(shí)，一般也按主變壓器額定容量的70%選擇。(2)普通電抗器的電抗百分?jǐn)?shù)的選擇應(yīng)選擇電抗器的百分電抗為：4(%)=(- X父100%I 要求將電抗器接入后的短路電流設(shè)定值X、電源至電抗器后的短路點(diǎn)的總電抗標(biāo)幺值12x*E=3(Id為基準(zhǔn)電流，5為基準(zhǔn)電壓) . .x布電源至電抗器前的系統(tǒng)電抗標(biāo)幺值x*L所需電抗器白電抗標(biāo)幺值(X逐-x)(3)正常運(yùn)行時(shí)電壓損失AU(%淞驗(yàn)電壓損失為： U %xl % Imax sin : 5%I N(4)母線殘壓AU乃(膠驗(yàn). Ure % =凡 % 1 -

31、 60% 70% Uns 1 N(5)熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) .2.1tt 之 Qk , ies - ishIt 電抗器在t秒內(nèi)允許通過的電流值Qk 計(jì)算出的短路電流熱效應(yīng)ies電抗器的動(dòng)穩(wěn)定電流ish短路沖擊電流4.3.2電抗器的選擇具體過程(1)初選型號按正常電壓和最大工作電流初選 NKL-10-500型電抗器。UN =10kV , IN =500A ,取基準(zhǔn)值 Sd =100MV A ,Ud=10.5kV, Id =5.5kA(2)選擇電抗值令 I =INbr =31.5kA ,計(jì)算得：1d INUd5 5.55 500M10500xL(%)= - -x+y -N-x100% = l -0.

32、107 100% =0.64%lINbrJ/dUN131.55 5500M10000曾選用3%的電抗。計(jì)算結(jié)果表明不滿足動(dòng)穩(wěn)定要求，故改選NKL-10-500-4型電抗器。其參數(shù)如表4-113表4.1 NKL-10-500-4型電抗器參數(shù)一覽表型號額定電壓(kV)額定電流(A)額定電 抗()通過容量(kV A )無功容量(kvar)一相中當(dāng)75時(shí)損耗(W)穩(wěn)定性動(dòng)穩(wěn)定 電流 (A)1s熱穩(wěn)定電流(A)NKL-10-500-41050043x2890115.640003190027000(3)電壓損失和殘壓校驗(yàn)當(dāng)所選電抗值大于計(jì)算值時(shí)，應(yīng)重算電抗器后短路電流，以供殘壓校驗(yàn)。 為計(jì)算短路電流，先計(jì)

33、算電抗標(biāo)幺值為：=xL %I= 0.045500 10000500 10500= 0.419x、= x、 Xl =0.107 0.419=0.526貝U K3 =X、10.526=1.901.Ik3 =Ik3 Ib3 =1.901 5.50 =10.46kA二電壓損失和殘壓分別為：. ：U % =Xl % Laxsin ：I NI 二max-3Un8= 0.476kA3 10p 476又.U % =0.040.6 = 0.0228 = 2.28% ：二 5%500Ure % ；=xL % =0.04 1046 -0.837-83.7% 60% 70%In0.5(4)動(dòng)、熱穩(wěn)定校驗(yàn)短路計(jì)算時(shí)間：

34、tk -tpr tbr -0.5 0.38= 0.88sQk =I2 teq =10.462 父0.88 = 96.25 (kA f s12723kAs】 ish =ksh 2 I =2.55 10.46 =26.67 ： 31.9kA 可見：電壓損失、殘壓、動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定均滿足要求。則，10kV側(cè)電抗器選擇結(jié)果如表4.214表4.2 10kV 側(cè)電抗器選擇結(jié)果表一覽表計(jì)算數(shù)據(jù)NKL-10-500-4型電抗器Uns10kVUn10kV1 max476A1 N500Aish26.67kAies31.9kAQk96.28一27(kA ) sjIt21272 fkA 2 SU(% )2.28%60%

35、70%安裝電抗器后各短路點(diǎn)電流如表4.3表4.3安裝電抗器后各短路點(diǎn)電流一覽表短路點(diǎn)3f2f3, f3Ik(I ”，IkA )4.477.7451.4010.46ich (kA)11.4019.74131.0726.6715第五章斷路器、隔離開關(guān)的選擇5.1 斷路器的選擇5.1.1 斷路器選擇的條件(1)電壓：Ug UNUg 電網(wǎng)工作電壓(2)電流：Igmax InIgma一最大持續(xù)工作電流(3)開斷電流：Ipt lNbrIpt 斷路器實(shí)際開斷時(shí)間t秒的短路電流周期分量I Nbr 斷路器額定開斷電流(4)動(dòng)穩(wěn)定:ich I maxI max 斷路器極限通過電流峰值ich 三相短路電流沖擊值(5

36、)熱穩(wěn)定：I* tdz MI； tI 8 穩(wěn)態(tài)三相短路電流tdz 短路電流發(fā)熱等值時(shí)間It 斷路器t秒熱穩(wěn)定電流其中，tdz =tz 0.05? -2 =15.1.2 220kV進(jìn)線斷路器的選擇(1)選擇Ug =220kV gIgmax=1.05,廠小 口 , 3 UNcos1=1.05128、3 220=0.353kAIpt =4.47kAINbr選擇斷路器型號參數(shù)如表5-116表5.1 LW2-220型斷路器參數(shù)一覽表型號額定電壓 (kV)額定電流(kA)額定短路 開斷電流(kA)額定短路 關(guān)合電流 (kA)額定峰值 耐受電流 (kA)4s熱穩(wěn) 定電流(kA)全開斷時(shí) 間(s)LW2-22

37、02202.531.580100400.05(2)熱穩(wěn)定校驗(yàn)I； tdz Ml： t短路電流計(jì)算時(shí)間 t=tpr+tab =tpr +tp +tarc =3.5 + 0.15+0.06=3.71 ( tpr 為全保護(hù)時(shí)間，tab為固有分閘時(shí)間，它包括斷路器固有分閘時(shí)間 tp和電弧燃燒時(shí)間taQ,查表得短路電流 周期分量等值時(shí)間tz =3.1stdz =tz 0.05 =3.1 0.05 =3.15 s222Qk = I2- tdz =4.472 3.15 =62.94 kA s_2_2_.211 t = 40 4 = 6400 kA sIt2 t Qk滿足熱穩(wěn)定要求(3)動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)ich -

38、I maxImax =100kAich =2.55I =2.55 4.47 =11.40 ：二 I max滿足動(dòng)穩(wěn)定要求5.1.3 110kV出線斷路器選擇(1)選擇Uq =110kV g120Igmax =1.05= 1.05=0.60kA3 110Ipt =7.74kAINbr選才 LW11-110S區(qū)型斷路器，參數(shù)如表 5.217表5.2LW11-110SF6型斷路器參數(shù)一覽表型號額定電壓(kV)額定電流(kA)額定短路 開斷電流(kA)額定短路 關(guān)合電流 (kA)額定峰值 耐受電流(kA)3s熱穩(wěn) 定電流 (kA)全開斷時(shí) 間(s)LW11 -1101101.63.1531.58010

39、0400.05(2)熱穩(wěn)定校驗(yàn) .2. 2I :： tdz It t短路電流計(jì)算時(shí)間t =tpr tab =tpr tp tarc=3 0.17 0.04 =3.21 (tpr為全保護(hù)時(shí)間，tab 為固有分閘時(shí)間，它包括斷路器固有分閘時(shí)間tp和電弧燃燒時(shí)間tarc),查表得短路電流周期分量等值時(shí)間tz =2.5s其中tdz =tz 0.05查表得短路電流周期分量等值時(shí)間tz = 25 stdz =tz 0.05 =2.5 0.05 =2.55 s222Qk = I ：1tdz =7.742.55 =152.76 kA s2221tt = 40 3 = 4800 kA s.2_It t Qk滿足

40、熱穩(wěn)定要求(3)動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)ich - I maxImax =100kA1ch =2.55I =2.55 7.74 =19.74 ：二 1max滿足動(dòng)穩(wěn)定要求。5.1.4 10kV側(cè)斷路器選擇(1)選擇Ug =10kV gI gmax = PN = 0,6kA3UNcosu 3 10Ipt =10.95kAINbr選才？ ZN4-10C型斷路器，其具體參數(shù)如表 5.318表5.3 ZN4-10C型斷路器參數(shù)一覽表型號額定電壓(kV)額定電流(kA)額定短路 開斷電流(kA)額定短路 關(guān)合電流 (kA)額定峰值 耐受電流(kA)全開斷時(shí) 間(s)ZN4-10C100.617.317.329.40.

41、05(2)熱穩(wěn)定校驗(yàn)I3tdzMl； t 其中 tdz=tz+0.05P2= %步短路電流計(jì)算時(shí)間 t =tpr+tab =tpr+tp+tarc =1+0.2 +0.05= 1.25S (tp.為全保護(hù)時(shí)間，tab為固有分閘時(shí)間，它包括斷路器固有分閘時(shí)間tp和電弧燃燒時(shí)間tarc),查表得短路電流周期分量等值時(shí)間tz = 0.75s查表得短路電流周期分量等值時(shí)間tz = 0.75stdz =tz 0.05? = 0.8sQk = 120 tdz =10.462 父 0.8 = 87.53( kA ) sIt2 t =17.32M4=1197.16(kA j s滿足熱穩(wěn)定要求(3)動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)i

42、ch - I maxImax =29.4kA1ch =2.55I =2.55 10.46 =26.67 二 1max滿足動(dòng)穩(wěn)定要求。5.2隔離開關(guān)的選擇5.2.1 隔離開關(guān)選擇的條件隔離開關(guān)形式的選擇應(yīng)根據(jù)配電裝置的布置特點(diǎn)和使用要求等因素，進(jìn)行綜合的技 術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較，然后確定。參數(shù)的選擇要綜合考慮技術(shù)條件和環(huán)境條件。選擇的具體技術(shù)條件如下：(1)電壓：Ug UnUg 電網(wǎng)工作電壓(2)電流：Igmax zIt2 t 其中 tdz=tz+0.05P0=1)根據(jù)斷路器的選擇知：tz =3.1stdz -tz 0.05 =3.15 s-.2_2_._ 一一 . . 2Qk = I 二 tdz =4

43、.473.15 =62.94 kA s2221t t =31.5 4 =3969 kA s.2_It t Qk滿足熱穩(wěn)定要求(3)動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)ich %imax =80kA. _ _ _ _ _ _ .ich =2.55I =2.55 4.47 =11.40 二 imax滿足動(dòng)穩(wěn)定要求。5.2.3 110kV側(cè)隔離開關(guān)的選擇(1)選擇Ug =110kV gIgmax =05In= 1.05 Pn3U n cos -1.05 1203 110= 0.60kA20選才? GW4-110型隔離開關(guān)，其具體參數(shù)如表 5.5表5.5 GW4-110型隔離開關(guān)參數(shù)一覽表型號額定電壓(kV)額定電流(kA)額

44、定峰值耐受電流(kA)熱穩(wěn)定電流(kA)GW4-1101100.635020(2)熱穩(wěn)定校驗(yàn)I4dz It2 t 其中 tdz =tz+0.05P(P=1)根據(jù)斷路器的選擇知：tz -2.5stdz =tz 0.05 =2.5 0.05 -2.55s.222Qk =I： tdz =7.742 2.55 =152.76 kA s2221t2 t =202 4 =1600 kA sIt2 t Qk滿足熱穩(wěn)定要求 (3)動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)ich I maxI max = 50kA1ch =2.55I =2.55 7.74 =19.74 二 1max滿足動(dòng)穩(wěn)定要求5.2.4 10kV側(cè)進(jìn)線隔離開關(guān)選擇(1)選

45、擇Ug =10kV,PnI gmax = I N0.46kA3U n cos選才？ GN1-10/600型隔離開關(guān)，其具體參數(shù)如表 5.6表5.6 GN1-10/600 型隔離開關(guān)參數(shù)一覽表型號額定電壓 (kV)額定電流(kA)額定峰值耐受電流(kA)熱穩(wěn)定電流(kA)GN1-10/600100.66020(2)熱穩(wěn)定校驗(yàn)ItdzWIt2t 其中 tdz =tz + 0.05P日=%.根據(jù)斷路器的選擇知:tz = 0.75stdz =tz 0.05 : =0.8s _2_22Qk = I21 tdz =10.462 0.8 = 87.53 kA s1t2 t =202 M4=1600(kA 2

46、 s滿足熱穩(wěn)定要求(3)動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)21ich 1 maxImax =60kA_ _ _ _ _ _ _一一1ch =2.55I =2.55 10.46 =26.67 ：二 Imax滿足動(dòng)穩(wěn)定要求05.2,5斷路器和隔離開關(guān)選擇結(jié)果表表5,7 220kV側(cè)的斷路器、隔離開關(guān)選擇結(jié)果一覽表計(jì)算數(shù)據(jù)LW2-220型斷路器GW4-220型隔離開關(guān)Uns220kVUn220 kVUn220kV1 max353AI N2500 AI N1250AI4.47kAI Nbr31.5 kA一一ich11.40kAI Ncl100 kAI max80kAQk62.942 (kA ) sI2 t一 2 40 M 4

47、 = 6400(kA 2 s 2_2It t =40 黑 4 = 6400(kA 2 s表5,8 110kV 側(cè)的斷路器、隔離開關(guān)選擇結(jié)果一覽表計(jì)算數(shù)據(jù)LW11-110SF型斷路器GW4-110型隔離開關(guān)Uns110kVUn110 kVUn110kVI max600AI N16003150AI N630AI7.74kAI Nbr31.5 kA一一ich19.74kAI Ncl100 kAI max50kAQk152.76(kA 2 sI t2402 M 3 = 4800(kA 2 s1t2 t=202 M4 = 1600(kA 2 s22表5.9 10kV 側(cè)的斷路器、隔離開關(guān)選擇結(jié)果一覽表計(jì)

48、算數(shù)據(jù)ZN4-10C型斷路器GN1-10/600型隔離開關(guān)Uns10kVUn10 kVUn10kV1 max0.46kAI N0.6k AI N0.6kAI10.46kAI Nbr17.3 kA一一ich26.67kAI Ncl29.4kAI max60kAQk87.53(kA 2 SI2 t17.32x4 =1197.16 (kA 2 S2_ 2It t = 20 m 4 = 16002(kA ) s23第六章10kV母線、支持絕緣子、穿墻套管的選擇6.1 10kV母線選擇6.1.1 母線的選擇(1)型式：截流導(dǎo)體一般采用鋁質(zhì)材料，回路正常工作電流在4000A及以下時(shí)，一般選用矩形導(dǎo) 體，在

49、40008000A時(shí)，一般選用槽行導(dǎo)體，110kV及以上高壓配電裝置，一般采用軟導(dǎo) 線，當(dāng)采用硬導(dǎo)體時(shí)，易用鋁鈕合金管形導(dǎo)體。(2)按最大持續(xù)工作電流選擇導(dǎo)體截面積 S,即：Ig.maxKQIy式中Iy 相應(yīng)于某一母線布置方式和環(huán)境溫度為+25c時(shí)的導(dǎo)體長期允許載流量；K 口-一溫度正系數(shù)。(3)按經(jīng)濟(jì)電流密度J選擇。在選擇導(dǎo)體截面S時(shí)，除配電裝置的匯流母線，廠用電動(dòng)機(jī)的電纜等外，長度在20m以上的導(dǎo)體其截面S一般按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇，即：Sj=:(mm2)。式中J導(dǎo)體的經(jīng)濟(jì)電流密度，按此條件選擇的導(dǎo)體截面S應(yīng)盡量接近經(jīng)濟(jì)計(jì)算截面Sj,當(dāng)無合適規(guī)格導(dǎo)體時(shí)允許小于Sj。(4)按熱穩(wěn)定校驗(yàn)：按上述情況選擇的導(dǎo)體截面S ,還應(yīng)校驗(yàn)其在短路條件下的熱穩(wěn) 定。母線校驗(yàn)的公式為：S之Smin =bH(mm2)。C -式中Smin根據(jù)穩(wěn)定的導(dǎo)體最小允許截面,mm2;C熱穩(wěn)定系數(shù)；I二一一穩(wěn)態(tài)短路電流，kA;tdz短路電流等值時(shí)間。(5)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定校驗(yàn)：仃max Woy 00y 母線允許應(yīng)力(硬鋁0y為69X 106 Pa,硬銅為157X 106);二max 一作用在母線上的最大計(jì)算應(yīng)力。對于輸出電線路應(yīng)校驗(yàn)線路電